Estación Espacial Internacional (ISS)

Tecnológico Nacional de México

Instituto Tecnológico de Saltillo

Tesina de la Estación Espacial Internacional TALLER DE INVESTIGACIÓN I Ingeniería Mecánica Catedrático: Dr. José G. Álvarez Leal Alumno: Luis Rodríguez Sánchez Clase de 12:00 P.M.

Abril 2016

Instituto Tecnológico de Saltillo Ingeniería Mecánica

Estación Espacial Internacional

Autor: Luis Rodríguez Sánchez Número de control: 13051301 Correo electrónico: [email protected] Asesor: Dr. José G. Álvarez Leal

ÍNDICE Introducción………………………………………………………………4 Historia de la Estación Espacial Internacional (ISS)…………………5 Países Participantes de la ISS…………………………………………6 Insignia de la Estación Espacial Internacional………………………..9 Características de la ISS………………………………………………..11 Investigación Científica………………………………………………….12 Micro gravedad…………………………………………………………...13 Módulos de la ISS………………………………………………………..18 Vehículos de transporte………………………………………………….23 Ensamblando la Estación Espacial Internacional……………………..27 Costos de infraestructura de la ISS……………………………………..37 La ciencia en la Estación Espacial Internacional……………………...39 Energía eléctrica en la Estación Espacial Internacional……………...42 La comunicación espacial en la ISS…………………………………….46 La Astronáutica en la Estación Espacial Internacional………………..47 Supervivencia humana en el espacio……………………………………51 Conclusiones……………………………………………………………….55

Introducción La Estación Espacial Internacional, en inglés International Space Station (ISS), es un proyecto común de cinco agencias del espacio: la NASA (Estados Unidos), la Agencia Espacial Federal Rusa (Rusia), la Agencia Japonesa de Exploración Espacial (Japón), la Agencia Espacial Canadiense (Canadá) y la Agencia Espacial Europea (Europa). La Agencia Espacial Brasileña (Brasil) participa a través de un contrato separado con la NASA. La Agencia Espacial Italiana tiene semejantemente contratos separados para las varias actividades no hechas en el marco de los trabajos de la ESA en la ISS (donde participa Italia también completamente). La estación espacial está situada en órbita alrededor de la tierra en una altitud de aproximadamente 360 kilómetros, un tipo de órbita terrestre baja (la altura real varía en un cierto plazo por varios kilómetros debido a la fricción atmosférica y a las repetidas propulsiones). Da una órbita alrededor de la tierra en un período de cerca de 92 minutos. De muchas maneras la ISS representa una fusión de las estaciones espaciales previamente previstas: MIR 2 de Rusia, y la estación espacial estadounidense Freedom y el previsto módulo europeo Columbus y el Módulo Japonés de Experimentos (JEM). Gracias a la ISS, hay presencia humana permanente en el espacio, pues ha habido siempre por lo menos dos o tres personas a bordo de la ISS desde que el primer equipo permanente entrara en la ISS el 2 de noviembre de 2000. La estación es mantenida sobre todo por la Soyuz, la nave espacial Progress y el Transbordador espacial. La ISS concluyó con su construcción con una fecha proyectada de terminación al 2010. Anteriormente, la estación tenía una capacidad para un tripulación de tres astronautas, ahora la tripulación máxima es de seis astronautas. Antes de que llegara el astronauta Thomas Reiter de la ESA que se une al equipo de la Expedición 13 en julio de 2006, todos los astronautas permanentes han venido del lado ruso o estadounidense. La ISS, sin embargo, ha sido visitada por los astronautas de doce países y ha sido también el destino de los primeros cuatro turistas espaciales.

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Historia de la Estación Espacial Internacional (ISS) La primera estación espacial de la historia, la Salyut 1, fue lanzada por la URSS en 1971. Otras seis estaciones Salyut la siguieron en los años siguientes (entre ellas dos estaciones militares Almaz). En 1986 se lanzó el primer módulo de la Mir, este es el nombre de la famosa estación espacial soviética, fue ensamblada en órbita al conectar de forma sucesiva distintos módulos lanzados desde 1986 hasta 1996. Fue la primera estación espacial de investigación habitada de forma permanente de la historia. Estaba prevista para que estuviera funcionando durante tan sólo 5 años, lo hizo durante 13 años. A través de numerosas colaboraciones internacionales, fue accesible a más de 100 cosmonautas y astronautas. La Mir estaba situada en una órbita entre los 300 y 400 kilómetros de la superficie terrestre orbitando completamente la Tierra en menos de dos horas. Sirvió como laboratorio de pruebas para numerosos experimentos científicos y observaciones astronómicas, estableciendo récords de permanencia de seres humanos en el espacio. Tras un incendio en febrero de 1997, la estación empezó a quedarse vieja y obsoleta, con la consecuente cadena de fallos que prosiguió hasta su desorbitación y desintegración en la atmósfera. Fue destruida de forma controlada el 23 de marzo de 2001, precipitándose sobre el Océano Pacífico. En los Estados Unidos bajo los auspicios de la administración Reagan nació el proyecto para construir la estación espacial Freedom, que no llegó a ser viable, dada la complejidad del proyecto y la poca experiencia de los americanos en el terreno de las estaciones espaciales. El 1 de noviembre de 1993, se firmó en Moscú un acuerdo entre la NASA y la Agencia Espacial Rusa para llevar a cabo un proyecto conjunto de estación espacial, fusionando los respectivos programas en este campo, Freedom y Mir 2. Este histórico acuerdo fue propiciado por el clima político de distensión, resultado de la desintegración de la Unión Soviética y los problemas económicos a los que se enfrentaba Rusia, incapaz de afrontar por sí sola un proyecto de estas características. Muy probablemente, sin la experiencia adquirida durante el diseño, la construcción y la utilización de la Mir, no hubiera sido posible la existencia la Estación Espacial Internacional (ISS, en sus siglas inglesas), verdadera sucesora de la estación rusa.

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Países Participantes de la ISS Estados Unidos

La Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio, más conocida como NASA (National Aeronautics and Space Administration), es la agencia del gobierno estadounidense responsable del programa espacial civil, así como también de la investigación aeronáutica y aeroespacial. Actualmente, la NASA está apoyando la Estación Espacial Internacional y está supervisando el desarrollo del vehículo multiuso de tripulación Orión, el sistema de lanzamiento espacial y vehículos Commercial Crew Development (tripulados comerciales). La agencia también es responsable del Programa de Servicios de Lanzamiento (LSP), que presta servicios de supervisión de las operaciones de lanzamiento y la gestión de la cuenta regresiva para lanzamientos no tripulados de la NASA.

Rusia

La Agencia Espacial Federal Rusa (FKA) proporciona alrededor de un tercio de la masa de la ISS (el segmento orbital ruso), con la participación de sus principales empresas: Rocket Space Corporation-Energía y Krunitchev Space Center. La agencia rusa ha proporcionado un módulo de servicio habitable, que fue el primer elemento ocupado por una tripulación; un módulo de acople universal que permite el acople de naves tanto de Estados Unidos (transbordador espacial) como de Rusia (Soyuz); y varios módulos de investigación. Rusia también se implica bastante en el suministro de la estación así como para su mantenimiento en órbita, utilizando, en particular, naves de suministro de víveres Progress. El módulo de control ruso Zarya fue el primer elemento en ponerse en órbita. Rusia también proporciona el sistema de aproximación KURS para la ISS, el cual fue usado exitosamente en la estación MIR.

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Europa

La mayoría de los estados miembros de la ESA trabajan en la ISS, en particular, proporcionando el COF (Columbus Orbital Facility, simplemente llamado Columbus), módulo que puede recibir 10 paletas de instrumentos, la mitad europeas, y el ATV (Automated Transfer Vehicle) vehículo que llevará víveres al complejo orbital. La ESA es también responsable del brazo manipulador europeo, que se utilizará desde las plataformas científicas y logísticas rusas, así como sistemas de gestión de datos del módulo de servicio. Sin olvidar los lanzadores Ariane 5, que se utilizarán para el suministro de la ISS de combustible y material a través de los ATV.

Canadá

La Agencia Espacial Canadiense asume la realización del brazo robótico SSRMS, también denominado Canadarm, un único dispositivo destinado a proporcionar el montaje y el mantenimiento de la estación. Canadá proporciona también el SVS (Space Vision System), un sistema de cámaras que ya se probó sobre el brazo manipulador del transbordador espacial estadounidense destinado a asistir a los astronautas encargados de su utilización y herramienta vital para el mantenimiento de la estación.

Japón

La JAXA (Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial) proporciona el JEM (Japanese Experiment Module), que alberga varios compartimentos a presión habitables, una plataforma donde 10 paletas de instrumentos pueden exponerse al vacío espacial y un brazo manipulador específico. El módulo a presión puede por su parte acoger también 10 paletas de instrumentos y otros. Los siguientes países son meramente colaboradores: Italia y Brasil.

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Italia

Independientemente de su participación en la ESA, la ASI (Agencia Espacial Italiana) proporciona tres módulos logísticos polivalentes. Concebidos para poder integrar la bodega de la lanzadera estadounidense, implican compartimentos a presión y traerán distintos instrumentos y experimentos a bordo de la ISS. La concepción del módulo europeo Columbus se inspira de sobra en estos tres elementos. La ASI proporciona también los nodos 2 y 3 de la estación.

Brasil

Bajo la dirección de la Agencia Espacial Brasileña, el Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais proporciona un panel de instrumentos y su sistema de fijación que acogerá distintos experimentos de la estación. Transportado por un transbordador, el panel está destinado a exponerse al vacío espacial durante un largo período.

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Insignia de la Estación Espacial Internacional

Es la marca o emblema de pertenencia distintiva que se les asigna a los astronautas y cosmonautas que viajan a la ISS a su respectiva misión. Actualmente se han hecho un alrededor de 47 expediciones con diferentes misiones y continuarán habiendo más con el transcurso del tiempo y el avance en conocimiento científico y tecnológico. La insignia que se les otorga a los viajantes principalmente es esta, ya que es de mucho prestigio el haber viajado a la Estación Espacial Internacional. Normalmente hay astronautas o cosmonautas que se quedan más tiempo del asignado debido a su capacidad de conocimiento o su preparación física y mental, tanto como la intelectual. Estos, son los que tendrán un mayor número de insignias, pero de la misión o expedición en específico por haber colaborado y contribuido en la Estación Espacial.

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Ejemplo de una expedición a la ISS

En las imágenes que se muestran arriba se puede observar que se llevó a cabo la expedición número 47 a la Estación Espacial Internacional con una determinada misión. Se puede observar del lado izquierdo una imagen en la que nos muestra el emblema o la insignia de la misión que se va a llevar a cabo en la ISS. Del lado izquierdo se pueden observar 6 astronautas que son los que se encargaran de tripular el transbordador que los elevara hasta el espacio y llegar a la órbita en donde se encuentra la ISS. En la foto derecha se encuentran 2 astronautas de Estados Unidos, 3 de Rusia y 1 del Reino Unido.

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Configuración de la Estación Espacial Internacional

Características de la ISS            

Longitud del módulo: 51 metros (167,3 pies) Longitud del rack: 109 metros (357,5 pies) (Prácticamente el equivalente a un campo de fútbol, incluida su área exterior) Longitud de los paneles solares: 73 metros (239,4 pies) Masa: 419 455 kilogramos (924 739 libras) Volumen habitable: 388 metros cúbicos (13 696) Volumen presurizado: 916 metros cúbicos (32 333 pies cúbicos) Producción de energía: 8 paneles solares = 84 kilovatios aprox. Líneas de código de software: aproximadamente 2,3 millones Número de personas por cada expedición: 6 Laboratorios: 4 Velocidad: 27 743 km/h Altura aproximada: 400 km

La estación ha progresado de manera sostenida, no sólo en sus características técnicas, sino también en cuanto a la calidad de los espacios habitables, proporcionando mayor confort para las expediciones de larga duración. Actualmente tiene un espacio habitable comparable con una casa estándar de cinco dormitorios, tiene además dos baños y posee un gimnasio. En el período de mayo de 2014 a septiembre de 2014 se encontraba tripulada por la expedición 40. 11

Investigación Científica La ISS proporciona una plataforma para llevar a cabo la investigación científica que no se podría realizar de cualquier otra forma. Aunque una pequeña nave espacial no tripulada puede proporcionar plataformas de gravedad cero y exposición al espacio, las estaciones espaciales ofrecen un ambiente a largo plazo donde los estudios se pueden realizar potencialmente durante décadas, junto con un acceso inmediato a los investigadores humanos en períodos que exceden las capacidades de las naves espaciales tripuladas. La estación simplifica experimentos individuales, eliminando la necesidad de que los lanzamientos de cohetes y personal de investigación estén por separado. Los campos principales de investigación incluyen la astrobiología, la astronomía, la investigación humana, incluida la medicina espacial y ciencias de la vida, ciencias físicas, ciencias de los materiales, el clima espacial y el clima en la Tierra (meteorología). Los científicos de la Tierra tienen acceso a los datos de la tripulación y pueden modificar los experimentos o comenzar nuevos. Los beneficios generalmente no están disponibles en la nave espacial no tripulada. Las tripulaciones vuelan misiones de varios meses de duración, que proporcionan aproximadamente 160 horas-hombre a la semana de trabajo con una tripulación de seis personas. Con el fin de detectar la materia oscura y ayudar a responder a otras preguntas fundamentales acerca de nuestro universo, ingenieros y científicos de todo el mundo construyeron el Espectrómetro Magnético Alpha (AMS), que la NASA compara con el telescopio espacial Hubble, y afirma que no se puede alojar en un vuelo de plataforma libre, debido en parte a sus requerimientos de energía y a las necesidades de ancho de banda de datos del satélite. El 3 de abril de 2013, científicos de la NASA informaron que podrían haber sido detectados indicios de materia oscura por el Espectrómetro. Según los científicos, "Los primeros resultados del Espectrómetro Magnético Alpha en el espacio transmitidos confirman un exceso inexplicable de positrones de alta energía en los rayos cósmicos con destino a la Tierra." El ambiente espacial es hostil para la vida: presenta un intenso campo de radiación (conformado principalmente por protones y otras partículas subatómicas cargadas del viento solar, además de rayos cósmicos), gran vacío, temperaturas extremas, y la microgravedad. Algunas formas sencillas de la vida llamadas extremófilos, incluyendo pequeños invertebrados llamados tardígrados pueden sobrevivir en este ambiente en un estado extremadamente seco llamado desecación. La investigación médica mejora el conocimiento sobre los efectos de la exposición espacial a largo plazo en el cuerpo humano, incluyendo la atrofia muscular, pérdida de masa ósea y movimiento de fluidos. Estos datos se utilizan para determinar si largos vuelos espaciales y la colonización del espacio son factibles por el hombre. A partir de 2006, los datos sobre la pérdida ósea y la atrofia muscular sugieren que habría un riesgo significativo de fracturas y problemas de movimiento si los astronautas aterrizaran en un planeta después de un largo viaje interplanetario, como el intervalo de seis meses requerido para viajar a Marte. Se realizan estudios médicos a bordo de la ISS, en nombre del Instituto Nacional de Investigación Biomédica Espacial (NSBRI). Resalta entre éstos el del Diagnóstico Avanzado por Ultrasonidos en el estudio de la microgravedad en los astronautas que realizan ecografías con la orientación de expertos a distancia. El estudio considera el diagnóstico y tratamiento de condiciones médicas en el espacio. Por lo general, no hay ningún médico a bordo de la ISS y el diagnóstico de las condiciones médicas es un reto. Se prevé que las ecografías guiadas remotamente tendrán aplicación en la Tierra en situaciones de emergencia y de atención rural, donde es difícil el acceso a un médico capacitado. 12

Micro gravedad La gravedad de la Tierra es sólo un poco más débil en la ISS que en la superficie. Sin embargo, los objetos en órbita están en un continuo estado de caída libre, lo que resulta en un aparente estado de ingravidez. Esta ingravidez percibida se ve perturbada por cinco efectos diferentes: 

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Arrastre desde la atmósfera residual: cuando la ISS entra en la sombra de la Tierra, los principales paneles solares - que en esa situación no generan electricidad - se rotan para minimizar esta resistencia aerodinámica, lo que ayuda a reducir la degradación de la órbita. La vibración de los movimientos de los sistemas mecánicos y la tripulación. El accionamiento de los giroscopios de control de la actitud a bordo. Encendido de los propulsores de actitud o cambios orbitales. Efectos del gradiente de la gravedad, también conocidos como efectos de la marea. Si hubiera objetos diversos sueltos en diferentes lugares dentro de la ISS, al no sujetarlos a la misma, seguirán órbitas ligeramente diferentes. Por el contrario, al estar mecánicamente amarrados, estos artículos experimentan pequeñas fuerzas que mantienen la estación en movimiento como un cuerpo rígido.

Los investigadores están estudiando el efecto del medio ambiente casi ingrávido de la estación en la evolución, desarrollo, y crecimiento de los procesos internos de plantas y animales. En respuesta a algunos de estos datos, la NASA quiere investigar los efectos de la micro gravedad en el crecimiento de tejidos tridimensionales, parecidos a los humanos, y los cristales de proteínas inusuales que se pueden formar en el espacio. La investigación de la física de fluidos en condiciones de micro gravedad permitirá a los investigadores modelar mejor el comportamiento de los fluidos. Debido a que los líquidos se pueden combinar casi por completo en condiciones de micro gravedad, los físicos investigan líquidos inmiscibles en la Tierra. Además, un examen de las reacciones que se desaceleran por baja gravedad y temperatura, dará a los científicos una mejor comprensión de la superconductividad. El estudio de la ciencia de los materiales es una importante actividad de investigación de la ISS, con el objetivo de obtener beneficios económicos a través de la mejora de las técnicas utilizadas en el suelo. Otras áreas de interés incluyen el efecto de la gravedad sobre el medio ambiente de baja combustión, a través del estudio de la eficiencia de la combustión y el control de las emisiones y contaminantes. Estos hallazgos podrían mejorar los conocimientos actuales sobre la producción de energía, y dar lugar a beneficios económicos y ambientales. Los planes futuros para los investigadores a bordo de la ISS son examinar los aerosoles, ozono, vapor de agua y óxidos en la atmósfera de la Tierra, así como los rayos cósmicos, el polvo cósmico la antimateria y la materia oscura en el universo 13

Módulos de la ISS MODULOS HABITACIONALES O DE TRABAJO (PRESURIZADOS) Columbus Este laboratorio es un módulo cilíndrico muy similar en forma al módulo logístico de funcionamientos múltiples. El módulo contiene 10 estantes ISPR (Estantes Internacionales Estándar de Carga Útil). Hay 4 de ellos en la parte delantera, 4 laterales y 2 en el techo. Los 3 restantes se equipan con los sistemas de soporte de vida. Hay 4 estantes que pueden colocarse con experimentos en los paneles externos para someterlos al vacío espacial. Estos paneles se encuentran arriba y abajo de la escotilla. El laboratorio tiene una longitud de 6,871 m, un diámetro de 4,487 m y un peso bruto de 10,3 t, que puede llegar hasta los 19,3 t cuando el laboratorio este a su máxima capacidad. El Columbus se remonta a 1985 cuando la ESA aprobó el programa de mismo nombre. El programa pretendía crear una estación espacial europea, acompañada por el Hermes (un proyecto de mini‐nave europea). El proyecto incluía una plataforma de experimentación de vuelos no tripulados, un módulo presurizado unido (APM) y un satélite de comunicaciones con disponibilidad de compartir datos entre él y la tierra. La decisión final fue incluir el Columbus en la Estación Espacial Internacional debido a algunos recortes presupuestarios. De todo el proyecto creado para una estación espacial europea solo permaneció el APM, renombrado Columbus Orbital Facility o comúnmente conocido como Columbus.

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Cúpula El módulo Cúpula es un observatorio y torre de control de la estación espacial. Llamado así por su forma de cúpula cuenta con siete ventanas que proporcionarán una visión panorámica a los tripulantes para observar y dirigir operaciones en el exterior de la estación. El módulo controla terminales de trabajo y otro hardware, como el brazo robótico de la estación y podrá comunicarse con los otros miembros en otras partes de la estación o en el exterior durante los paseos espaciales. La cúpula también es utilizada como observatorio de la Tierra. La cúpula es el resultado de un acuerdo de intercambio bilateral entre la Agencia Espacial Europea (ESA) y la NASA. La ESA, encargada de su construcción, contrato a la empresa Alenia Spazio como contratista principal y coordina a otras seis empresas europeas: APCO (Suiza), EADS Space Transportation (Alemania), CASA (España), SAAB Ericsson and Lindholmen Development (Suecia), y Verhaert (Bélgica). Este módulo se lanzó a órbita en el año del 2009 desde el Centro Espacial Kennedy por medio de un transbordador.

Destiny El Destiny es el laboratorio de investigación primario, soporta una amplia gama de experimentos y estudios que intentaran contribuir a la salud, seguridad y calidad de vida para la gente por todo el mundo. El laboratorio de la estación ofrece a los investigadores una oportunidad sin par de probar procesos físicos en ausencia de gravedad. El objetivo de los experimentos de este laboratorio es permitir que los científicos entiendan mejor la Tierra y preparar misiones futuras a la Luna y a Marte. El transbordador Atlantis acopló mediante su brazo este laboratorio espacial estadounidense a la estación el 8 de febrero de 2001. Se tuvieron que realizar tres paseos espaciales para activarlo. El laboratorio fue diseñado para sostener sistemas de estantes modulares que podrían ser agregados, quitando o sustituyendo cuanto sea necesario. Pueden contener empalmes fluidos y eléctricos, equipo de video, sensores, reguladores y humidificadores del movimiento para apoyar cualquier experimento que se contenga en ellos. 15

Cuando llegó a la estación, el Destiny contenía cinco estantes eléctricos y los sistemas de soporte de vida. Las siguientes misiones del transbordador han entregado más estantes y experimentos a las instalaciones, incluyendo el Microgravity Science Glovebox, el Human Research Facility y cinco estantes para llevar a cabo varios experimentos científicos. Eventualmente el Destiny soportará 13 estantes cargados con experimentos científicos sobre la vida humana, investigación de nuevos materiales, observaciones de la tierra y usos comerciales. Antes de que la estación este completa, el Destiny será ensamblado con los módulos‐ laboratorios; Kobi, de la NASDA y el Columbus, de la ESA. Además de su papel como laboratorio científico, el Destiny también contiene el centro de control para las operaciones robóticas del brazo de la estación.

Nodo Unity Nodo 1 o Unity, es la galería de una longitud de aproximadamente 6,5 m y un diámetro de 5,5 m. que conecta las áreas de alojamiento y trabajo de la ISS. Además de su conexión a Zarya, el nodo sirve de conexión con el módulo estadounidense Destiny, el de alojamientos y al compartimento estanco Pirs. Los elementos esenciales tales como líquidos, así como el control del soporte vital, sistemas eléctricos y de datos, deben pasar por fuerza a través del nodo, ya que éste conecta las áreas de trabajo y habitables. Se instalaron en total más de 50.000 elementos mecánicos, 216 líneas de transporte de líquidos y gases y 121 cables eléctricos internos y externos, empleando más de 10km. de cable. Se construyó en Hunstville, Alabama y la instalación principal de hardware en el Unity se completó en junio de 1997 en el Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA. Fue lanzado a bordo del transbordador Endeavour el 4 de diciembre de 1998. El Unity fue ensamblado al módulo de control Zarya en el transcurso de tres paseos espaciales llevados a cabo durante el séptimo día de misión del Endeavour.

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Módulo de soporte vital Harmony (Nodo 2) El módulo Harmony, anteriormente llamado Nodo 2, lanzado en la misión STS-12022 fue acoplado a la Estación Espacial Internacional el 14 de noviembre de 2007. Fue encargado a la empresa italiana Thales Alenia Space, y construido en Turín. La ESA cedió su propiedad a la NASA en 2003. Es un módulo de soporte vital, ya que proporciona oxígeno, electricidad, agua y otros sistemas necesarios para el correcto desarrollo de la estancia de los astronautas. Además posee capacidad para albergar dos dormitorios para los seis posibles tripulantes de la ISS. Harmony servirá también como punto de conexión para el módulo europeo Columbus y el laboratorio japonés Kibo.

Tranquility (Nodo 3) El último de los nodos de la estación de Estados Unidos. El nodo Tranquility contiene un sistema de apoyo vital avanzado para reciclar las aguas residuales de la tripulación y generar oxígeno para que la tripulación respire. El módulo está provisto de seis posiciones de atraque, sin embargo cuatro de esas localizaciones están deshabilitadas ya que los módulos que estaban previstos añadirse en un inicio al Tranquility fueron cancelados. Al igual que con el módulo Harmony (Nodo 2) fue construido en Italia pero por un contrato de la ESA con la NASA, siendo propiedad de la última. Es utilizado como compartimento de carga, ya que su anterior cometido estaba relacionado con el módulo habitacional y con el de Crew Return Vehicle (vehículo de retorno de la tripulación), que fueron cancelados en 2001 y 2002 respectivamente. Fue lanzado en febrero de 2010 con el Transbordador Espacial Endeavour como parte de la misión STS-130.

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Zarya El módulo Zarya, también nombrado Functional Cargo Block y por las siglas rusas FGB, fue el primer componente lanzado de la estación espacial internacional. Este módulo fue diseñado para proporcionar la propulsión y la energía iniciales del complejo orbital. El módulo presurizado de 19.323 kilogramos fue lanzado en un cohete ruso Protón en noviembre de 1998. El Zarya fue financiado por Estados Unidos y construido por Rusia. Su nombre significa “salida del sol” en ruso. Es un componente estadounidense de la estación, aunque fuese construido y lanzado por Rusia. El módulo fue construido en el Centro de Investigación y Producción Espacial y el Khrunichev State Research, conocido también como KhSC, localizado en Moscú bajo subcontrato de la compañía Boeing para la NASA. El módulo Zarya tiene 12.6 metros de longitud y 4.1 metros en su punto más ancho. Tiene una estimación de vida operacional de por lo menos 15 años. Sus paneles solares y sus seis baterías de níquel‐cadmio pueden proporcionar un promedio de 3 kilovatios de corriente eléctrica. Sus escotillas laterales permiten el acople de la naves rusas Soyuz y la naves de abastecimiento Progress.

Zvezda El módulo de servicio Zvezda era la primera contribución completamente rusa a la Estación Espacial Internacional y sirvió como la temprana piedra angular para el primer habitáculo humano de la estación. El módulo proporciona los primeros habitáculos de la estación, los sistemas de soporte de vida, distribución de la corriente eléctrica, sistema de proceso de datos, sistema de mandos de vuelo y sistema de propulsión. También proporciona un sistema de comunicaciones que incluye capacidades de comando como regular el vuelo. Aunque muchos de estos sistemas están siendo sustituidos o suplidos por los componentes estadounidenses de la estación, el módulo de servicio Zvezda seguirá siendo siempre el centro estructural y funcional del segmento ruso de la estación espacial internacional. 18

Mini-Research Module 2 Lanzamiento: 10 de noviembre de 2009 con la Soyuz FG. Este componente ruso para la ISS, MRM2 se utiliza para el atraque de buques de la Soyuz y de la Progress, como una esclusa para paseos espaciales, y como una interfaz para experimentos científicos.

Cámara Pirs El compartimiento o cámara de descompresión Pirs posee dos escotillas para salidas extravehiculares, además de dos sistemas de acoplamiento, uno para su unión con el Zvezda, y otro, en el extremo opuesto, para naves Soyuz y Progress. Fabricado por la empresa rusa S.P. Korolev RSC Energía, el Pirs se emplea como puerto de atraque complementario para vehículos Soyuz y Progress junto al módulo Zvezda. Igualmente sirve como esclusa estanca para permitir la salida de cosmonautas al exterior del complejo para realizar paseos espaciales. Una nave de carga rusa Progress modificada fue la llevó el 17 de septiembre de 2001 el módulo Pirs a la ISS. El vehículo Progress usado transportó 870 kg de propergoles y 800 kg de cargas diversas, incluyendo el propio Pirs, así como materiales científicos y de otra índole. Después de varios paseos espaciales el Pirs quedó perfectamente ensamblado al complejo orbital.

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Kibo El módulo japonés de experimentos, o JEM, llamado Kibo, que significa esperanza en japonés es el primer complejo habitable espacial de Japón y realza las capacidades únicas de investigación de la Estación Espacial Internacional. En el Kibo se realizan experimentos en las áreas de medicina espacial, biología, observaciones de la tierra, producción material, biotecnología e investigación de las comunicaciones. Los experimentos y los sistemas de Kibo funcionan en las operaciones de la estación espacial desde la sala de control de la misión, o SSOF, en el Space Center de Tsukuba en la prefectura de Ibaraki, Japón. El módulo presurizado Kibo fue fabricado en Nagoya y tiene 11,2 metros de largo. Kibo está formado por varios componentes: dos instalaciones de investigación, un módulo presurizado y una instalación expuesta al espacio; llevan un módulo de logística unido a cada uno de ellos; un sistema de manipulación alejado; y una unidad del sistema de comunicación de la inter‐órbita. Los variados componentes del JEM o Kibo fueron montados en el espacio con un curso de tres misiones del transbordador espacial.

Brazo robótico Canadarm2 El Canadarm2 es un brazo de fabricación canadiense que tiene, además de un tamaño y peso excepcionales, características únicas que lo colocan muy por delante de su ya viejo hermano del Transbordador Espacial. Tiene 17,6 metros de largo (2,6 metros más que el del transbordador) y es cuatro veces y media más pesado (1.800 kg contra 410). En realidad no es un brazo sino dos que cuenta con una mano inteligente en cada extremo. El Canadarm2 puede contar o no con una base, según se requiera, y ella puede ser cualquiera de las dos manos. Cada una de estas manos puede sujetar unos peldaños especiales que se colocarán en puntos estratégicos de la ISS y que la proveerán energía, datos y conexiones de video. Tomándose de estos peldaños y soltándose coordinadamente, tal como lo hace un monos para pasar de rama en rama, este prodigio de la astronáutica será capaz de desplazarse de un extremo a otro de la ISS y llegar hasta

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donde se lo requiera para tareas tan delicadas como enchufar conectores, o tan pesadas como ayudar a acoplarse al transbordador estadounidense. Otra de sus virtudes es la fuerza bruta. El Canadarm2 será capaz de manejar volúmenes como vagones ferroviarios de hasta 116 toneladas. El nuevo brazo fue estrenado en junio de 2001, cuando el Atlantis trajo la cámara de descompresión Quest para los paseos espaciales de la ISS, el Canadarm2 ayudó a colocar la cámara en su sitio. Esta es sólo la primera parte del Sistema de Servicio Móvil de la estación espacial (SSRMS). La segunda parte es el Sistema de Base Móvil, del tamaño de un camión, se desplazará sobre raíles para llevar al brazo canadiense más rápidamente de un extremo a otro de la estación espacial. La tercera y última parte, es el Manipulador Hábil para Propósitos Especiales. Es una mano inteligente equipada con luces, cámaras y pañol de herramientas que podrá instalar y reemplazar baterías, fuentes de poder y hasta delicadas computadoras. El Canadarm2 se controla el laboratorio Destiny y los astronautas que lo operan serán apoyados por dos subcentros de control en la Tierra, uno en Houston (EE.UU.) y el otro en Quebec (Canadá), que están en condiciones de impartirle órdenes extras en caso de que sea necesario.

Brazo Robótico Europeo (ERA) El Brazo Robótico Europeo (European Robotic Arm) se utiliza para instalar y sustituir placas solares, revisar y ensamblar módulos y para trasladar a los astronautas que realizan los paseos espaciales. Mide unos 11,3 m de largo y pesa 630 kg y es capaz de mover hasta 8.000 kg. En apariencia es casi como un brazo humano, con articulacion es y con la capacidad de coger, sujetar y girar como si de una verdadera mano se tratase. Es simétrico en su construcción. El brazo se puede dirigir desde el exterior, a través de un panel, o desde una sala de control en el interior de la ISS denominada Cúpula por su forma y que a través de sus siete ventanas permitirá a los astronautas ver todos los movimientos del brazo robótico.

Cuarto de baño El cuarto de baño para los astronautas está diseñado para hombres y mujeres, y aunque es similar en apariencia a uno terrestre, tiene una serie de características de diseño especiales. El WC tiene un candado para las piernas y adaptaciones para mejor comodidad de los muslos. Tiene una potente bomba de aire para poder expulsar los residuos. El astronauta tiene que virar un resorte montado en el asiento del inodoro, y luego el sistema activa un potente ventilador y se abre un agujero de succión mediante el cual el flujo de aire retira todos los residuos. El aire de los inodoros antes de entrar en las instalaciones es cuidadosamente filtrado para eliminar las bacterias y el mal olor. 21

MODULOS NO PRESURIZADOS Estructura de armazón integrada (ITS) Este armazón de aluminio forma la espin a dorsal de la Estación Espacial Internacional. El ITS (Integrated Truss Structure) soporta los radiadores de la ISS, los gigantescos paneles solares de sus extremos, la estructura móvil del brazo canadiense y otros equipos. Inicialmente la NASA diseñó esta estructura como soporte de ocho paneles solares enormes, cuatro de menor tamaño y dos radiadores para la Estación Espacial Freedom. Dicha estación fue cancelada por falta de presupuesto. Una vez firmado el acuerdo para crear una estación internacional la NASA aprovechó el diseño inicial de la estructura de la Freedom y lo aplicó al de la ISS con pequeñas modificaciones. En 1991 se terminó el diseño de la estructura dividiéndola para ser enviada por partes en la bodega del transbordador. Dividida en cinco segmentos, esta estructura se terminará de ensamblar en 2007.

Paneles solares Aparte de los paneles solares más pequeños al lado de los módulos rusos, que se utilizaron sobre todo en la fase inicial de la construcción, la ISS posee cuatro grandes paneles solares. Éstos están fijados a los elementos P6 y P4 del lado izquierdo; S6 y S4 al lado derecho. Estos elementos pueden moverse sobre dos ejes, de modo tal que pueden dirigirse en todo momento de manera óptima hacia el sol.

Heat Rejection System (HRS)' y Photovoltaic Radiator (PVR) El calor excesivo se evacúa a través de elementos de irradiación. Hay radiadores de tres filas en los elementos centrales del ITS, S1 y P1. Adicionalmente, en cada módulo solar hay un radiador más pequeño. Los radiadores impiden la acumulación de calor, constituyendo así la contraparte lógica de los paneles solares que proveen de energía a la estación.

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Vehículos de transporte Para el transporte de astronautas y víveres y para la construcción de la propia ISS, cada agencia espacial participante cuenta con un vehículo de transporte. Estos vehículos se pueden dividir en tripulados y no tripulados.

VEHÍCULOS TRIPULADOS Transbordador Espacial El Transbordador Espacial estadounidense se encargó, hasta julio de 2011, del ensamblaje de la estación y de transportar astronautas (hasta siete) y cuantiosos víveres hasta ella. El Transbordador STS (Space Transport SystemSistema de Transporte Espacial) era una nave espacial de la NASA parcialmente reutilizable para órbitas terrestres bajas. Su nombre se deriva de un plan de 1969 para un sistema de naves espaciales reutilizables de las cuales sólo el Transbordador fue financiado. En 1981 se realizó el primero de cuatro vuelos orbitales de prueba, abriendo paso a vuelos operacionales en 1982. Los Transbordadores espaciales fueron utilizados en 135 misiones entre 1981 y 2011, lanzados desde el Centro Espacial Kennedy (KSC) en Florida, EUA. Misiones operacionales lanzaron varios satélites, sondas interplanetarias y el Telescopio Espacial Hubble (HST); realizaron experimentos científicos en órbita; y participaron en la construcción y el servicio de la Estación Espacial Internacional (ISS). El tiempo total de misión de la flota de Transbordadores fue 1322 días, 19 horas, 21 minutos y 23 segundos. Los componentes de los Transbordadores incluían el Vehículo Orbital (OV), un par de cohetes aceleradores sólidos recuperables (SRBs) y el Tanque Externo (ET) desechable que contenía hidrógeno y oxígeno líquido. Los Transbordadores se lanzaban verticalmente, como un cohete convencional, con dos SRBs operando en paralelo con los tres motores principales del OV, los cuales obtenían su combustible del ET. Los SRBs eran expulsados antes de que el vehículo entrara en órbita. El ET se expulsaba inmediatamente antes de la inserción orbital, lo cual utilizaba los dos motores del Sistema de Maniobras Espaciales (OMS). Al final de la misión el orbitador disparaba su OMS para desorbitar y reingresar a la atmósfera. El orbitador planeaba a una pista de aterrizaje ubicada en el Rogers Dry Lake en la Base de la Fuerza Aérea Edwards en California o en las Instalaciones de Aterrizaje de Transbordadores en el KSC. Tras aterrizar en Edwards, el orbitador era llevado por el Avión Transportador de Transbordadores de vuelta al KSC. Este avión era un Boeing 747 modificado. 23

Soyuz La nave rusa Soyuz fue la nave que llevó a los primeros habitantes de la ISS. Se encarga de mantener la tripulación permanente de la estación espacial transportando hasta tres astronautas. Sirve como nave de emergencia por si la ISS debe ser evacuada dado que cada nave Soyuz permanece acoplada una media de seis meses en la estación. Desde 2002 se utilizan las Soyuz TMA diseñadas especialmente para la ISS. Tras el lanzamiento de la Soyuz TMA-22 en septiembre de 2011, se dejó de usar este tipo de nave en favor de la siguiente versión mejorada, Soyuz TMA-M. La nave espacial Soyuz es un modelo de nave espacial tripulable que forma parte del programa espacial Soyuz de la antigua Unión Soviética. La nave Soyuz puede llevar una tripulación de hasta tres miembros y es lanzada por el vehículo de lanzamiento Soyuz. Este vehículo de lanzamiento ha sido utilizado para enviar al espacio varias misiones externas al programa Soyuz, incluyendo misiones científicas de la Agencia Espacial Europea (ESA) como recientemente la sonda Mars Express. El programa Soyuz fue creado por Serguéi Koroliov, el diseñador principal del programa espacial soviético durante la carrera espacial. En su primer vuelo tripulado, Soyuz 1 (abril de 1967), la nave se estrelló contra el suelo después de la reentrada, muriendo su único tripulante, Vladímir Komarov. Ha servido para transportar tripulaciones a las estaciones espaciales Salyut, Mir y la Estación Espacial Internacional. La Soyuz fue diseñada también para misiones tripuladas a la Luna en el marco de los programas Zond y N1/L3. Desde 1980 se usa un modelo perfeccionado llamado Soyuz T y desde 1986 el modelo Soyuz TM, diseñado inicialmente durante la construcción y utilización de la estación espacial Mir. En 2002 fue introducida la variante Soyuz TMA, utilizada por Rusia para transportar astronautas hasta la ISS, sirviendo además como vehículo de emergencia para la estación. En 2010 fue introducida una nueva variante, la Soyuz TMA-M. La Soyuz ha sido utilizada como base para el diseño de la familia de naves automáticas Progress. En la actualidad la construcción de la nave corre a cargo de la empresa Energía. El Cohete Soyuz o R-7, es el más longevo, más adaptable y más exitoso de la historia de la astronáutica, prueba de esto es su índice de confiabilidad del 97,5% en más de 1.700 lanzamientos desde su creación. Los rusos diseñaron el modelo más nuevo el Cohete Soyuz 2, el cual tuvo su primer lanzamiento el 8 de noviembre de 2004, y la puesta en órbita de un satélite el 27 de diciembre de 2006. Se trabaja en una versión llamada Soyuz ST que podrá ser lanzada desde el puerto espacial europeo de Kourou en la Guayana Francesa.

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VEHÍCULOS NO TRIPULADOS Las agencias espaciales de Rusia, Europa y Japón, mediante sus naves de abastecimiento no tripuladas se encargan de transportar víveres a la estación, aparte del Transbordador Espacial. Hasta ahora lo han estado haciendo los rusos con el vehículo Progress, y en enero de 2008 se añadió el europeo ATV, mucho más grande, que complementó en 2009 el japonés HTV y las cápsulas SpaceX Dragon desde 2012, producidas por capital privado en EE.UU.

Progress Las naves Progress rusas son utilizadas para llevar víveres y combustible a la ISS. Ya fueron utilizadas con las estaciones Salyut 6, Salyut 7 y Mir. Además de suministros y equipo, las Progress utilizan sus motores para elevar de forma regular la órbita de la estación. Su diseño está basado en la nave Soyuz. En 2000 se introdujo el modelo Progress M1, ligera modificación de la Progress M con mayor capacidad de transporte de combustible. Pese a haber introducido la Progress M1, Rusia ha seguido lanzando también Progress M.

ATV Vehículo de Transporte Automático de un solo uso, se encarga de abastecer a la Estación Espacial Internacional (ISS) y de evacuar los residuos. El vehículo de carga no tripulado ATV-001 Julio Verne, construido por la ESA, fue el primero de este tipo de naves, que poseen una mayor capacidad que las Progress, las utilizadas por la Agencia Espacial Rusa actualmente. Su primer lanzamiento se realizó el 9 de marzo del año 2008 en un cohete Ariane 5 y su último lanzamiento fue el 29 de julio de 2014, con la nave ATV-005 Georges Lemaître, tras lo que fue el programa ATV se dio por finalizado.

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HTV Es una aportación de la Agencia Espacial Japonesa al proyecto internacional. Transporta agua, suministros y experimentos a la Estación Espacial Internacional. Aunque es de tamaño mayor que las naves Progress, necesita ser acoplado manualmente usando el Canadarm2 porque no dispone de sistema de acoplamiento automatizado. En su configuración habitual el vehículo está separado en dos secciones: una presurizada que se conecta al puerto nadir del Harmony, y otra no presurizada, generalmente para el transporte de los experimentos de exposición espacial para el módulo Kibo. El primero fue lanzado el 11 de septiembre de 2009, manteniéndose actualmente su uso.

Dragon Vehículo privado desarrollado por la empresa SpaceX. Aunque inicialmente se emplea como vehículo no tripulado, su diseño incluye la posibilidad de incluir hasta siete tripulantes. Está propulsado por el vehículo de lanzamiento Falcon 9. El primer lanzamiento de una cápsula SpaceX Dragon hacia la ISS se produjo el 22 de mayo de 2012, manteniéndose actualmente el programa activo.

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Ensamblando la Estación Espacial Internacional La Estación Espacial Internacional es una nave espacial con tripulación que gira alrededor de la tierra en una órbita baja, con un perigeo de 278Km, un apogeo de 460Km y un Angulo de inclinación de su plano con respecto al plano del ecuador de 51,6 º. Viaja a una velocidad promedio de 27.724Km/h y demora algo más de 90 minutos en dar una vuelta a la Tierra. Es un fabuloso logro de la ingeniería de las agencias espaciales de EEUU, Rusia, Japón, Canadá, Brasil y 11 países miembros de la Agencia Espacial Europea (Bélgica, Dinamarca, Francia, Alemania, Italia, Holanda, Noruega, España, Suiza, Suecia y el Reino Unido). Con una construcción totalmente modular, los módulos de la ISS fueron fabricados en la Tierra y acoplados en el espacio. Esto requiere una perfección en el cumplimiento de las especificaciones que para quienes han diseñado y construido equipos en fábricas normales, para usos en la Tierra, resulta fascinante. Por otro lado, las órbitas bajas es donde se encuentran la mayoría de los satélites lanzados en los últimos 60 años, constituyendo gran parte de ellos basura espacial. Esto ha exigido que deban ser tomadas una serie de precauciones para evitar las colisiones de la ISS contra esos objetos. Es oportuno notar que los satélites geoestacionarios usados en telecomunicaciones se encuentran en órbitas a unos 36.000Km de altura con respecto a la Tierra, donde existe una reglamentación internacional que organiza y autoriza su presencia. La ITU es la encargada de hacerlo. Por otro lado, resulta admirable ver que los países, cuando trabajan juntos, pueden conseguir logros como este. Esto nos induce a pensar que si toda la energía y el talento desperdiciado en las guerras, hubieran sido aprovechados en proyectos constructivos, tal vez hoy la humanidad se encontraría en una etapa de evolución inimaginable. Usted puede seguir el recorrido de la ISS on line en: http://iss.astroviewer.net/ Además Ud puede verla a simple vista desde su ciudad. Para conocer con anticipación que día y hora será visible para cada ciudad, puede ingresar a: http://spotthestation.nasa.gov/sightings/index.cfm

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El armado de la ISS Para describir los pasos del armado, hemos tomado como base un video de la NASA donde aparece el ensamblado de los principales módulos con las respectivas fechas y luego fuimos capturando las imágenes de él. A continuación agregamos en cada imagen los comentarios como para que el alumno se vaya familiarizando con los distintos módulos de la ISS y le resulte más fácil retenerlos. El 20 de noviembre de 1998 un cohete ruso Protón colocó en órbita el primer módulo de la futura ISS, el módulo ruso Zarya (12,6m x 4,1m), diseñado para dotar a la Estación de la energía y propulsión iniciales. Poco después, en diciembre, se le unió el módulo estadounidense Unity por medio del transbordador espacial Endeavour.

Entre el 12 y el 26 de julio del 2000 se acopló el segundo módulo de servicio ruso Zvezda que aportaba los sistemas de soporte vital de la ISS y la preparaba para recibir a sus primeros astronautas. El módulo Zarya tiene tres puertos de acople. Zvezda fue fijado en uno de ellos, y el Módulo Unity en otro, quedando uno lbre para usos futuros. Tiene además dos paneles solares, midiendo 10,67 x 3,35 m, y seis baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd) con una potencia disponible total entre las seis, de 3 kW. Zarya tiene 16 tanques de combustible externos que almacenan 6 toneladas de propelente, con 24 propulsores grandes, 12 pequeños y dos motores grandes para reforzar los cambios de órbita. También dispone de un sistema de comunicaciones.

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El 11 de octubre de 2000 se instaló sobre el módulo Unity la estructura integrada ITS Z1 que contiene el giroscopio de control de momento (CMG), que sirve para mantener la posición de la ISS, cableado eléctrico, equipos de comunicaciones y dos contactores de plasma diseñados para neutralizar la carga eléctrica estática de la estación espacial.

El 2 de noviembre de 2000 llegaron los primeros tripulantes (la Expedición 1) a bordo de una nave rusa Soyuz, lanzada el 31 de octubre de 2000. Un mes después se instalaron sobre ITS-1 los primeros paneles fotovoltaicos grandes que proporcionaban energía eléctrica a toda la estación. Los radiadores forman parte del sistema de enfriamiento de la estación.

El 7 de febrero de 2001 fue acoplado a la ISS (a través del módulo Unity) por el transbordador Atlantis el laboratorio Destiny, de fabricaciión estadoununidense. Tiene 8,53m de largo y un diámetro de 4,27m. El volúmen de aire presurizado es de 106m3.

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El 19 de abril de 2001 fue colocado sobre el módulo Destinty el primer brazo robótico de la ISS, de fabricación canadiense (brazo SSRMS). Con el brazo SSRMS también llegaron un pequeño módulo italiano y una antena de UHF. El brazo robótico será usado para tareas de montaje y mantenimiento de la ISS. Es también llamado Canadarm 2.

El 12 de julio de 2001 se instaló una cámara de descompresión (Quest Airlock) para que los tripulantes pudieran salir de la estación espacial y dar los primeros paseos espaciales.

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El 14 de septiembre del 2001 se agregó un módulo de atraque ruso (Pirs Airlock) con otra cámara de descompresión, acoplado a Svezda.

El 8 de abril de 2002 se acopló el tramo central ITS S0 del futuro armazón o viga estructural de la ISS, de 91 metros de largo, que soportará los grandes paneles solares de los extremos de la ISS y que se prolongará hacia izquierda y derecha.

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El 5 de junio de 2002: el brazo SSRMS canadiense que se había colocado en el módulo Destiny fue trasladado al tramo central ITS S0.

El 7 de octubre de 2002 se colocó el tramo de estribor ITS S1 del armazón de la estación.

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El 23 de noviembre de 2002 se completó el armazón principal con la instalación del segmento de babor ITS P1.

El 28 de julio de 2005 llegó a la estación el módulo italiano de carga Raffaello por medio del transbordador Discovery de la NASA. Durante 2006 se instalaron los tramos ITS- P3, P4 y P5. El P2 no se fabricó. Se cambió ubicación de panel solar.

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El 8 de junio de 2007, el transbordador Atlantis (misión STS-117) parte para la Estación Espacial Internacional para instalar unos nuevos paneles solares, tarea que realiza con éxito. En junio se instalan ITS-S3 y S4 y el 8 de agosto ITS-S5.

El 10 de junio de 2007 se detecta una grieta en la cubierta térmica del transbordador Atlantis que debió repararse en vuelo. El 14 de junio de 2007 se produce una falla informática grave que deja sin agua, luz y capacidad de orientación a la estación espacial. En el peor de los casos, ésta debería ser desalojada pero el fallo se soluciona y los sistemas vuelven a funcionar con normalidad. El 23 de octubre de 2007 partió el módulo de fabricación italiana Harmony hacia la ISS con la misión STS-120 y se montó provisoriamente tres días más tarde en Unity, tomando finalmente su posición definitiva en el extremo del laboratorio Destiny. Con un peso cercano a las 15 toneladas, su objetivo es servir como un puerto de enlace para los laboratorios europeos y japoneses.

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En noviembre de 2007 se instala el tramo ITS P6 y en febrero de 2008 se agregó el módulo europeo Columbus.

En junio de 2008 el transbordador Discovery visitó nuevamente la Estación Espacial Internacional y agregó componentes nuevos, entre los cuales se destaca el componente principal del Laboratorio de Ciencia japonés Kibo, donde los astronautas tienen una presión y temperatura del aire similares a los de la Tierra.

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En marzo de 2009 se agregó el cuarto y último módulo de paneles solares (el S6) por la misión STS-119. En mayo de 2009 la ISS ya podía albergar a seis tripulantes dentro de ella. En junio de 2009 se instaló el último de los cuatro componentes del módulo Kibo por la misión STS-127: la plataforma exterior Kibo. En noviembre de 2009 llegó a la ISS el módulo de acoplamiento ruso Poisk. En febrero de 2010 se instaló el nodo de empalme Tranquility (Node 3) con la cúpula de vista panorámica Cúpula. En mayo de 2010 le siguió el módulo ruso Rassvet. En marzo de 2011 se agregó el MPLM (Modulo Logístico Multipropósito) italiano Raffaello.

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Costos de infraestructura de la ISS La estimación de los costos totales de la ISS es de 100.000 millones de dólares estadounidenses (USD). Dar una valoración de costos exacta para la ISS es, sin embargo, muy complicado, y difícilmente determinable qué costes se deben añadir realmente al programa de la ISS o cómo la contribución rusa debe ser medida, dado que la agencia rusa del espacio funciona con USD considerablemente más bajos que los otros socios.

NASA En contraste con la creencia común, la mayoría de los costes de la NASA no se destinan inicialmente a construir los módulos de la ISS y la estructura externa en tierra o para los vuelos de tripulación y abastecimiento de la ISS. De hecho, el programa del transbordador espacial, que a fecha de 2006 cuesta casi 5000 millones de dólares anuales, normalmente no se considera parte del presupuesto del ISS, aunque los transbordadores se han utilizado casi exclusivamente para los vuelos a la ISS desde 1998. La petición de presupuesto de la NASA al gobierno norteamericano correspondiente a 2007 enumera los costes para la ISS (sin costes del transbordador) como 25.600 millones de dólares desde 1994 a 2005. En 2005 y 2006 se asignaron al ISS entre 1700 y 1800 millones de dólares cada año. Esta suma se elevará en 2010, cuando se calcula que alcanzará los 2300 millones de dólares y entonces deberá permanecer en el mismo nivel, al menos hasta 2016 (fecha del final previsto del programa). Los 1800 millones de dólares dados en 2005 se distribuyen en: 

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Desarrollo de hardware nuevo: solamente 70 millones de dólares fueron asignados al desarrollo principal, en primera instancia al desarrollo de sistemas de navegación, los soportes de datos o de vida. Operaciones del transbordador espacial: 800 millones de dólares, que se dividen en 125 millones para cada sector: software, sistemas de logística y mantenimiento y actividades extravehiculares. Además 150 millones adicionales están expendidos para vuelo, sistemas de aeroelectrónica y la tripulación. El resto de los 250 millones de dólares va al mantenimiento total de la ISS. Lanzamiento y operaciones de la misión: aunque los costes del lanzamiento del transbordador no se consideran parte del presupuesto de la ISS, la integración de la misión (300 millones de dólares), la ayuda médica (25 millones) y el sitio del lanzamiento del transbordador (125 millones) están dentro del presupuesto de la ISS. Integración de programa operaciones: 350 millones de dólares estuvieron destinados a mantener y sostener los vuelos estadounidenses y el hardware y software de tierra para asegurar la integridad del diseño de la ISS y la continua operabilidad segura del complejo orbital. Abastecimiento y tripulación de la ISS: solamente 140 millones de dólares estuvieron destinados para la compra de víveres, capacidad de carga y tripulación para los vuelos de las naves Progress y Soyuz.

Proyecciones de la NASA que asume los costes medios de 2500 millones de dólares a partir del 2011 hasta el 2016 y el final del dinero destinado a la ISS en 2017 (entre 300 y 500 millones) después de la bajada en 2016, los costes totales del proyecto de la ISS para la NASA desde el 37

comienzo del programa en 1993 hasta su final serán cerca de 53.000 millones de dólares. Los 33 vuelos del transbordador (que, según lo mencionado arriba, normalmente no se consideran parte de los costes totales de la ISS) para la construcción y el mantenimiento de la ISS será alrededor de 35.000 millones de dólares. También ha habido costes considerables para diseñar la Estación Espacial Freedom en los 1980s y los 1990s, antes del programa de la ISS que comenzó en 1993. Por lo tanto, aunque los costes reales contribuidos a la ISS son solamente la mitad de los 100.000 millones de dólares citados a menudo en los medios, si se une con los costes del transbordador y el diseño del proyecto precursor, alcanza casi los 100.000 millones de dólares de gastos, solamente para la NASA.

Agencia Espacial Federal Rusa FKA Una parte considerable del presupuesto de la Agencia Espacial Federal Rusa se utiliza para la ISS. Desde 1998 ha habido unas dos docenas de vuelos de naves Soyuz y Progress. Desde el desastre del Columbia, ha sido la encargada de transportar a los relevos de la tripulación permanente y mantener el abastecimiento de la estación desde 2003 hasta 2006. La pregunta de cuánto tiempo puede soportar Rusia los costes de la estación es difícil de responder. Los dos módulos rusos en órbita son actualmente derivados del programa de la MIR y por lo tanto los costes del desarrollo son mucho más bajos que para otros módulos, además el cambio entre el rublo y el dólar no está mostrando adecuadamente una comparación verdadera de cuáles son los costes reales para Rusia. Los 20 millones de dólares que cada turista espacial ha pagado por un asiento en la Soyuz a la ISS ha compensando solamente una parte muy pequeña de la contribución financiera de Rusia a la ISS.

ESA La ESA calcula que su contribución sobre el curso de vida del proyecto (unos 30 años) será de 8.000 millones de euros. Los costes para el laboratorio Columbus suman ya más de 1000 millones de euros, los costes para el desarrollo del ATV suman varios cientos de millones y el coste añadido de cada lanzamiento de Ariane 5 llega alrededor de los 125 millones de euros, cada lanzamiento de ATV sumará también costes considerables.

JAXA El laboratorio Kibo ha costado 2800 millones de dólares según un artículo reciente de este año. Además los costes anuales para el laboratorio Kibo sumarán alrededor de unos 350 a 400 millones de dólares estadounidenses.

CSA Canadá, cuya contribución a la ISS es el Canadarm2 con el soporte móvil, se estima que pasados 20 años habrá contribuido con cerca de 1400 millones de dólares canadienses a la ISS.

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La ciencia en la Estación Espacial Internacional Casi tan pronto como la Estación Espacial Internacional estuvo habitable, la gente comenzó a utilizarla para estudiar el impacto de la micro gravedad y otros efectos del espacio en la vida cotidiana. Los astronautas de la estación espacial llevan a cabo experimentos científicos en una variedad de campos diferentes, incluyendo ciencias humanas, biológicas, fisiología, ciencias físicas y materiales y ciencias de la Tierra y el espacio. Hasta el momento, en más de 10 años de permanentes investigaciones en la estación espacial, se han realizado más de 600 experimentos. Con la finalización del armado de la estación en 2011, los laboratorios de la estación espacial pueden alojar una cantidad sin precedentes de investigaciones en el espacio. Los científicos de todo el mundo ya están usando las instalaciones de la Estación Espacial Internacional. Los científicos aplican su talento en casi todas las áreas de la ciencia y la tecnología. Comparten su conocimiento para mejorar la vida de la gente de todas las naciones en la Tierra. Es posible que aún no hayamos descubierto el hallazgo más importante en la estación espacial, pero sabemos que hay descubrimientos asombrosos por venir. Varias patentes y asociaciones recientes demostraron los beneficios de la inversión pública en la investigación en la estación. Los resultados de las primeras investigaciones, tales como los que identificamos, nos dan pistas acerca del valor de una estación espacial utilizada en su totalidad después del armado completo.

La purificación del aire Un nuevo filtro de aire desarrollado para una cámara para el crecimiento de plantas en un vuelo especial se encuentra en uso extendido para la preservación de comida, en consultorios médicos y en hogares y oficinas. El filtro elimina el 98% de los patógenos del aire que pasa por él.

Modelos para el flujo de fluidos Los experimentos sobre el flujo capilar en la estación espacial produjeron los primeros modelos validados en el espacio que describen el comportamiento de los fluidos y que pueden conducir a modelos que predicen el flujo de fluidos, tales como agua de pozo y mechas trenzadas de alto rendimiento utilizados para el enfriamiento de electrónica.

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Distrofia muscular de Duchenne Se cultivaron cristales de alta calidad de la proteína HQL79 en la estación espacial. Dichos cristales permiten que los investigadores determinen la estructura en tres dimensiones de la proteína con mayor precisión y para desarrollar una forma más potente. Esta proteína es parte de un tratamiento de prueba para inhibir los efectos de la distrofia muscular de Duchenne.

La duración de los materiales Los estudios acerca de cómo los diferentes materiales resisten el entorno espacial áspero ofrecen una mejor comprensión de su duración, con aplicaciones importantes en el diseño de futuras naves espaciales. El Laboratorio de Investigaciones Navales (Naval Research Laboratory) y Boeing utilizaron el banco de pruebas de materiales de la estación espacial para acortar el tiempo de desarrollo de los componentes de los equipos físicos del satélite en alrededor de un 50%.

Control de la contaminación planetaria Un dispositivo portátil que se utiliza para la rápida detección de sustancias biológicas y químicas en superficies de la estación espacial posee el potencial de propagar materiales derivados de la Tierra en superficies lunares y planetarias después de los aterrizajes.

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Ultrasonido a distancia Los métodos de capacitación en equipos de ultrasonido desarrollados para los vuelos espaciales fueron utilizados por el Colegio de Cirujanos de los EE.UU. (American College of Surgeons) para enseñar el uso del ultrasonido a los cirujanos. Los métodos pueden adaptarse para el diagnóstico de heridas y enfermedades en lugares remotos de la Tierra, como por ejemplo, zonas rurales, áreas de desastre y campos de batalla.

Liberación de drogas para tratamientos contra el cáncer El entorno de micro gravedad en la estación espacial abrió el camino para mejores métodos de micro encapsulación en la Tierra, que consiste en un proceso de formación de micro esferas que contienen varias drogas. La micro encapsulación ofrece una mejor liberación de drogas en el caso de varias enfermedades, incluyendo cáncer y diabetes.

Desarrollo de vacunas En la estación espacial, mediante el estudio de las bacterias que provocan la salmonella se logró identificar el gen responsable por su virulencia aumentada en la micro gravedad. El hallazgo del gen dio como resultado el descubrimiento de una posible vacuna. La salmonella es una de las formas más comunes de intoxicación alimentaria y una de las principales causas de mortalidad infantil en todo el mundo.

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Energía eléctrica en la Estación Espacial Internacional ¿Cuál es el recurso más importante para la Estación Espacial Internacional? ¡La energía eléctrica! La energía eléctrica es sin duda el recurso más crítico para la Estación Espacial Internacional (EEI). Hasta el aire en la Estación se crea dividiendo moléculas de agua utilizando electricidad. El oxígeno de reserva, igualmente se almacena en tanques presurizados con electricidad. En el debate sobre lo "más importante", la energía eléctrica gana con mucha ventaja. En la EEI, la electricidad no sólo provee las cosas esenciales -- como el aire para respirar -además permite las comodidades más corrientes, como afeitarse. La electricidad mantiene a la EEI y a su tripulación viva: suministrando energía a los sistemas de aire y agua, mantiene las luces encendidas, bombea líquidos para el reciclaje, calienta las comidas, hace que funcionen las computadoras. ¡Permite incluso que los miembros de la tripulación conversen con niños de colegios por radio de aficionados! Sin duda, en el hogar de la humanidad en el espacio, la electricidad efectúa todas las tareas. El conseguir suministro confiable de energía eléctrica para una casa que se encuentra volando a 350 km sobre nuestro planeta, no es un desafío pequeño. Después de todo, no se trata solamente de que tripulantes bajen un cable eléctrico ¡y lo enchufen a la red urbana! Llevar combustible desde la superficie sería demasiado caro, debido al alto costo de los cohetes de lanzamiento. En órbita terrestre, la fuente más práctica de energía para la EEI es la luz solar. Afortunadamente, la energía solar es abundante. El Sol irradia una gigantesca cantidad de energía al espacio: 4 x 10 23 kilovatios (kW), que es un cuatro seguido por 23 ceros, o un trillón de veces (español) o (un billón de billones - inglés). Si pudiéramos recolectar toda esta energía, sería suficiente para suministrar la demanda de 31 billones de planetas Tierra, todos consumiendo energía al nivel del año 1999. En realidad nuestro planeta solo recibe la mil millonésima parte del total de energía que irradia el Sol, pero aún esta pequeña fracción representa una enorme cantidad de fuerza. "Si convirtiéramos toda el agua del Lago Erie en petróleo y lo quemáramos en un sólo segundo, produciríamos, aproximadamente, la misma cantidad de energía que obtenemos de la luz solar que llega a la Tierra en un día", explica Sheila Bailey, física investigadora en el Centro Glenn de Investigaciones de la NASA (Glenn Research Center (GRC)) en Cleveland, Ohio, Estados Unidos. El desafío, claro está, es convertir esta abundante energía del Sol, en una forma que pueda ser útil en la Tierra, o en el espacio.

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Los paneles solares son la parte más sobresaliente de la Estación Espacial Internacional -- ¡y, sin duda, la más importante!

Mientras algunas personas (entre ellas Wernher von Braun), han sugerido que los "colectores solares" podrían usar el calor de la luz concentrada, para producir vapor que mueva turbinas -de un modo parecido a la forma en que se produce la electricidad aquí en la Tierra -- las celdas fotovoltaicas, siguen siendo la manera más práctica para extraer energía de la luz solar en el espacio. El Centro Glenn de Investigaciones (GRC por sus siglas en inglés), desarrolló una tecnología fotovoltaica (PV) altamente perfeccionada, que está siendo utilizada en la EEI. Estas celdas están montadas en ocho grandes estructuras, semejantes a alas, llamadas paneles solares; cada uno mide 34 m de largo y 11 m de ancho (112 ft. x 39 ft.). En total los paneles contienen 262 400 celdas solares y cubren un área de cerca de 2 500 m2 (27,000 pies cuadrados) -- ¡más de la mitad del área de una cancha de fútbol americano! Un cardán controlado por una computadora hace girar los paneles solares para mantenerlos orientados hacia el Sol. Pero el Sol, sin embargo, no está siempre "arriba", debido a que la EEI ¡pasa casi la mitad del tiempo en la sombra de la Tierra! De cada circuito de 92-minutos alrededor de nuestro planeta, la nave está en eclipse por cerca de 36 minutos. Durante la fase en la sombra, la estación espacial depende de paquetes de baterías recargables de níquel-hidrógeno, para tener una fuente de energía continua. Paquetes de baterías recargables suministran electricidad a los sistemas de la EEI, cuando la estación espacial se encuentra en la sombra de la Tierra. Estas baterías consisten de 38 celdas conectadas en serie y empaquetadas juntas, en una caja que permite controlar la temperatura y la presión. La unidad está diseñada para facilitar su remoción y reemplazo. Las baterías, que son recargadas en cada órbita durante el tiempo que son iluminadas por el Sol, deberían durar más de 5 años, según las pruebas realizadas en el GRC, afirma David McKissock, un analista de sistemas de energía eléctrica en el Centro Glenn. 43

La necesidad de cambios permanentes entre el abastecimiento de energía de los paneles solares a la energía almacenada en las baterías, resultó un desafío para los diseñadores del sistema de energía de la estación. Todo el abastecimiento eléctrico debe ser alternado suavemente dos veces en cada órbita, distribuyendo un flujo de corriente continua y sin interrupciones ni saltos, a todos los enchufes y aparatos. "El resultado de este proceso, cuidadosamente administrado, es una potencia de 110 kW disponible para todo tipo de usos", afirma McKissock. "Luego de abastecer los sistemas de soporte de vida, la carga de las baterías, y otros mecanismos relacionados con el abastecimiento de energía eléctrica, quedan aún 46 kW de energía eléctrica continua para ser utilizados en los trabajos de investigación y experimentos científicos. Esto es suficiente como para hacer funcionar una pequeña villa de entre 50 a 55 casas". La energía eléctrica de la EEI es algo diferente a la electricidad enviada a las casas en la Tierra. En lugar de la conocida corriente alterna (CA), que circula a través de los cables de electricidad urbanos, la EEI funciona con corriente eléctrica continua (CC). Los equipos eléctricos construidos para la EEI están diseñados para utilizar la potencia de 120-volt CC de la estación, pero los aparatos usados en la Tierra, tales como CD portátiles y afeitadoras eléctricas, deben adaptarse a este extraño sistema eléctrico. La administración de energía eléctrica, sin embargo, va más allá de elegir entre CA o CC. Es necesario tomar en cuenta dos importantes efectos secundarios de la generación de electricidad en el espacio, antes de que se pueda afirmar que el sistema de la EEI es confiable y seguro. En primer lugar, el almacenar electricidad en baterías y administrar su distribución, genera un exceso de calor que puede llegar a dañar los equipos. Este calor debe ser eliminado. Para ello, el sistema generador de energía de la EEI utiliza radiadores de amonio líquido para disipar el calor fuera de la nave espacial. Los paneles radiadores exteriores están protegidos de luz solar y se orientan hacia el frío vacío del espacio. En la imagen de arriba se muestran astronautas, que trabajan en el sistema de disipación de calor, deben tener cuidado de los peligros causados por la generación de grandes cantidades de electricidad, en el ambiente de plasma de la baja órbita terrestre. Un segundo efecto colateral puede ser peligroso hasta para los mismos astronautas, si no es manejado apropiadamente. Los paneles solares de la estación acumulan un potente campo eléctrico, a medida que la EEI viaja a través del plasma de poca densidad existente en la baja órbita de la Tierra (LEO, en inglés). El plasma es un gas que contiene partículas cargadas que se orientan según la existencia de campos eléctricos -- como los que se encuentran alrededor de los paneles solares. Como resultado de ello, el casco de la EEI se carga con un alto voltaje. Durante las caminatas espaciales, los astronautas podrían sufrir fuertes golpes eléctricos, si llegan a tocar el caso metálico de la estación sin la precaución adecuada. 44

Para contrarrestar estos problemas, el GRC ha desarrollado aparatos como los "conectores de plasma", que neutralizan la carga generada por el plasma en el casco de la EEI, y "dispositivos de aislamiento de circuitos", o CIDs (en inglés), que permiten al tripulante que realiza la caminata espacial, remover la carga de algunos circuitos y poder conectar con seguridad, los cables umbilicales al sistema eléctrico. Sin los CIDs, extensas secciones de la estación tendrían que apagarse durante las caminatas espaciales. En la imagen, se muestra una unidad conectora de plasma, actúa como una varilla de conexión a tierra, disipando la carga superficial en la EEI. Gracias a estas innovaciones tecnológicas, las luces brillan siempre -- y con seguridad -- en la Estación Espacial Internacional. Y los ingenieros de la NASA pueden declarar confiados: "¡Todo el Poder a la EEI!"

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La comunicación espacial en la ISS La comunicación espacial tiene como objetivo la transmisión de información desde y hacia la Tierra, por un lado, como la transmisión entre naves que se encuentren operando en un determinado sector del espacio. La necesidad de comunicación ha dado origen a la telemetría espacial, la que tiene por finalidad el llevar el rastreo del movimiento de las naves, así como la predicción de sus posiciones en el espacio y la transmisión de datos. Un rol fundamental de la comunicación espacial, tanto entre las naves y la Tierra, como entre las mismas naves, lo juega, sin duda, el empleo de las ondas de radio, en su diversas gamas y frecuencias; en menor medida el empleo de medios ópticos y lumínicos. La comunicación radial debe tomar en cuenta, en primer lugar, la distancia en que se encuentran las fuentes emisoras y receptoras; la distancia influirá en el tiempo en que se transmiten y se recepcionan los mensajes: muy rápidos en las inmediaciones de la Tierra, muy lentos en términos relativos para las naves que se encuentran en el espacio profundo y que establecen contacto con nuestro planeta. Este último aspecto ha estimulado, en el desarrollo de las misiones de exploración a los mundos lejanos, la utilización de sistemas computacionales y robóticos cada vez con mayores grados de autonomía; de esta manera se suple en parte la lentitud de las comunicaciones.

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La Astronáutica en la Estación Espacial Internacional La astronáutica es la teoría y práctica de la navegación fuera de la atmósfera de la Tierra por parte de objetos artificiales, tripulados o no, es decir, el estudio de las trayectorias, navegación, exploración y supervivencia humana en el espacio. Abarca tanto la construcción de los vehículos espaciales como el diseño de los lanzadores que habrán de ponerlos en órbita. Se trata de una rama amplia y de gran complejidad debido a las condiciones difíciles bajo las que deben funcionar los aparatos que se diseñen. En la actualidad, la exploración espacial se ha mostrado como una disciplina de bastante utilidad, en la cual están participando cada vez más países. En términos generales, los campos propios de la astronáutica, y en la que colaboran las diversas especialidades científicas y tecnológicas (astronomía, matemáticas, física, cohetería, robótica, electrónica, computación, bioingeniería, medicina, ciencia de materiales, etc.) son:   

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El diseño de los ingenios espaciales ("naves" en términos generales), así como los materiales con que serán construidas. La investigación en sistemas de propulsión y aplicación de los propulsantes que posibiliten el despegue y la navegación de los aparatos espaciales. El cálculo de las velocidades y trayectorias de despegue, navegación, acople y reingreso de los aparatos, sea en relación a la Tierra o a otros cuerpos celestes, así como las técnicas a utilizar en las mismas. La supervivencia de los seres humanos en el espacio, sea en el interior de las naves o fuera de ellas. Las técnicas de comunicación de las naves con la Tierra o entre ellas en el espacio exterior. Las técnicas de exploración y colonización del espacio y de los cuerpos celestes.

La astronáutica, en combinación con la astronomía y la astrofísica, ha dado origen o potenciado a nuevas disciplinas científicas: astrodinámica, astrofotografía, telemetría espacial, astrogeofísica, astroquímica, astrometeorología, etc

Consideraciones a tomar del diseño de la ISS Todo diseño de un ingenio espacial debe tomar en cuenta: 1. El medio en que se desplaza (atmósfera, espacio). 2. La utilidad a que ha sido destinado (carga, transporte de seres humanos, investigación, comunicaciones, militar, etc.). 3. El sistema de propulsión ideado y el tipo de carburante empleado (combustibles líquidos, combustibles sólidos, combinados, o de otra naturaleza). 4. La fuerza de gravedad que deben vencer al abandonar o acercarse a la Tierra u otros cuerpos celestes.

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Puntos a considerar del medio de desplazamiento de la ISS En cuanto a esto las naves deben desplazarse ya sea a través de la atmósfera (en el proceso de despegue o en el reingreso), y/o a través del espacio, orbital o interplanetario. Si las naves tienen que navegar en la atmósfera de la Tierra o de otros mundos deben adoptar una forma aerodinámica que suele ser dada por la presencia de alas, timones de dirección, escudos refractarios. Estos elementos son esenciales en el despegue, la ascensión, el frenado, reingreso, aterrizaje. Existen naves que prescinden de la mayor parte de los elementos señalados, aunque no renuncian a alguna forma básica que les permita un frenado efectivo para, a continuación, emplear sistemas de paracaídas u otros que le permitan tocar la superficie de la Tierra u otros mundos de manera segura (tal fue el caso de los módulos de servicio de todas las naves de los programas Gémini y Apolo, los cuales tenían una forma cónica oponible a la fricción de la atmósfera). Si la naves deben desplazarse en el espacio su forma no tiene la obligación de adoptar elementos aerodinámicos, pues en ausencia de aire esos elementos son inútiles, y para proporcionar dirección a los aparatos éstos deben hacer uso de otros mecanismos(chorros de gas direccionales, uso de los motores o de la energía orbital); por lo tanto, la forma de la nave puede responder libremente a las otras condicionantes señaladas. Por ejemplo, las estaciones espaciales prescinden totalmente de elementos aerodinámicos, pues su función no es navegar en la atmósfera, sino exclusivamente en el espacio.

Materiales de fabricación en la ISS El diseño debe contemplar una estructura capaz de resistir las aceleraciones, el impacto de los micrometeoritos y la acción de los vientos solares, fuerzas capaces de desestabilizar cualquiera de los sistemas de las naves, inclusive de provocar su inutilización parcial o destrucción total. Esta estructura está conformada por ciertos materiales de fabricación dotados de las propiedades pertinentes que le permite enfrentar los rigores del despegue, la navegación y el reingreso. Mediante avanzados programas computacionales los diseñadores suelen simular las condiciones y tensiones que deberán soportar los materiales y elementos que conformarán los diversos aparatos espaciales. Los materiales cumplen con elevados estándares de resistencia al impacto de micrometeoritos, de gran capacidad refractaria del calor, capaces de resistir las enormes presiones y vibraciones que significa el despegue, el aceleramiento o el frenado, absorbentes al máximo posible de las mortales radiaciones espaciales, pero a la vez capaces de captar la energía lumínica mediante su aplicación en los paneles solares. Sin embargo, los materiales deben cumplir con la limitante que impone el uso de los combustibles químicos tradicionales, el cual exige naves con la menor masa posible: a menor masa de la nave, menor gasto de combustible y mayores posibilidades de realizar viajes largos con retorno incluido(el caso de las astronaves); a mayor masa, mayores gastos y menores posibilidades de realizar lo anterior. Por ejemplo, la gran masa de los transbordadores de la NASA les impide realizar vuelos extraorbitales (p.ej. de exploración lunar) dado que sus reservas de combustible son limitadas. Por lo tanto, el ideal es que los materiales de fabricación procuren el máximo de resistencia, solidez estructural y funcionalidad, pero con ahorro en todo lo posible de masa. El diseño de las naves que deben trabajar en ambientes muy hostiles, con condiciones extremas de calor, frío o presión, deben contar con una tecnología que las haga soportarlas. Por ejemplo, las sondas espaciales soviéticas de nombre Venera, que exploraron Venus a 48

partir de 1961, contemplaban en su diseño materiales capaces de resistir temperaturas que derretían el plomo, pudiendo operar por algunas horas en su superficie.

Morfología en la ISS Por otra parte, la utilidad que se le asigne a una nave espacial condicionará su morfología, su masa(peso) y su tamaño. Por ejemplo, la variación en las formas, pesos y tamaños que tienen los satélites es enorme, abarcando desde la forma absolutamente esférica (como el satélite norteamericano Explorer IX, lanzado en febrero de 1961 y de sólo 6 kg de peso) hasta formas cilíndricas, cónicas, estrelladas, etc. Más condicionada puede resultar la morfología de los diversos tipos de sondas, astronaves y estaciones espaciales, en que dominan ciertas estructuras características: paneles solares, antenas, cohetes, estanques de combustibles, bodegas de cargas y alas(como es el caso de los transbordadores), módulos de servicio(como es el caso de las astronaves de exploración lunar), secciones modulares de construcción(como es el caso de las actuales estaciones espaciales), etc. En cuanto al tercero (los sistemas de propulsión) y cuarto aspecto(la gravedad a vencer) la nave destinada a operar a partir de un despegue directo de la superficie terrestre deberá ser diseñada para soportar las fuertes tensiones que significa el funcionamiento de los cohetes por un determinado espacio de tiempo. Así mismo, deberá contar con el volumen suficiente de almacenamiento de combustible, dependiendo de la misión que emprenda. Una nave tripulada destinada a la exploración de un cuerpo celeste tiene por lo general estructuras de almacenamiento de mayor tamaño que una no tripulada, pues tiene contemplado el regreso a la Tierra en el más breve lapso, mientras que las no tripuladas cuentan con márgenes mayores de tiempo, suelen aprovechar con eficiencia los impulsos gravitatorios y son en su mayoría desechables. El diseño deberá tener en cuenta el tipo de carburante o propulsante; hasta hoy los carburantes usados son de tipo químico y que de por sí ocupan un cierto volumen. La cantidad y la calidad del combustible inicial, así como el sistema de propulsión, estarán en función de la masa total de la nave. A mayor masa a elevar mayor será el gasto de combustible a utilizar, por lo que el diseño de la nave deberá contemplar las medidas de volumen y los materiales de fabricación adecuados para sostener una estructura capaz de soportar la fuerza necesaria que la llevará al espacio o la hará navegar en él.

Sistemas Operativos en la ISS Toda nave espacial, independiente de la utilidad que tenga, está estructurada sobre la base de los siguientes sistemas operativos básicos: propulsión, navegación, energético de alimentación (almacenamiento, acumulación y distribución de la energía eléctrica), comunicación. La propulsión suele lograrse mediante el empleo de los sistemas de cohetes; la navegación mediante el empleo de sofisticados sistemas computacionales, giroscópicos y direccionales y de alarma; la administración de la electricidad mediante baterías, paneles solares, transformadores, etc; la comunicación, mediante un sistema de radio y antenas especialmente orientadas. Especial cuidado tiene el diseño de las naves tripuladas; fuera de todos los sistemas antedichos, las naves tripuladas, y en particular las destinadas al reingreso, cuentan con otra serie de sistemas adicionales: sistema de control de la temperatura y humedad interna, presión y provisión de aire, alimentos y líquidos, un volumen interior mínimo que permita el trabajo y el 49

descanso de los astronautas, uno de acceso y salida de la nave por parte de sus ocupantes, un sistema de acople que permita a los astronautas acceder a otro vehículo en el espacio, en fin, todos los sistemas necesarios para la sobrevivencia humana; paralelo a esto, cuentan con un eficiente sistema de aterrizaje, constituido por paracaídas, o por alas y trenes de aterrizaje de carácter aeronáutico, o especialmente diseñados para el descenso en otros cuerpos celestes.

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Supervivencia humana en el espacio Es objetivo esencial de toda misión tripulada el de llevar al espacio en forma segura a los seres humanos, permitirles su navegación y trabajo y traerlos vivos y en las mejores condiciones de salud de vuelta a la Tierra. La supervivencia humana en el espacio está en función de la habilitación de un medio ambiente seguro, sea en el interior de las naves, en el exterior, al momento del despegue, en la navegación, en la exploración directa de los cuerpos celestes(ej: en el alunizaje), en el trabajo exterior, en el reingreso y aterrizaje de las naves. El diseño de este medio debe recrear al máximo posible las condiciones que el organismo humano encuentra en la superficie terrestre, vale decir, de presión, temperatura, humedad, respiración, procesos alimenticios, aseo, desechos orgánicos, ejercicio, descanso y sueño. Para lograr esto la bioingeniería debe toma en cuenta los hostiles factores que presenta el espacio al cuerpo humano y que no suelen encontrarse en la Tierra: el vacío espacial y la carencia absoluta de aire, las violentas oscilaciones térmicas, la acción del viento solar y los rayos cósmicos, la presencia de los micrometeoritos, la ausencia de gravedad, el rompimiento de los patrones de día y noche, etc; a esto se suma el espacio reducido en que deben trabajar los astronautas en el interior de sus naves y la obligada convivencia entre ellos. Un rol clave en la supervivencia humana es el diseño interior y exterior de las astronaves y estaciones espaciales, así como el diseño de los trajes espaciales. Para enfrentar las difíciles condiciones del despegue, del espacio y el reingreso, los astronautas se someten a programas de riguroso entrenamiento tendientes que simular las diversas situaciones: respuesta frente a la aceleración extrema, a la ingravidez, a la navegación, al confinamiento, a la convivencia, al trabajo, a la mantención, a enfrentar situaciones imprevistas, al reingreso. Sólo los sujetos más aptos psicológica y físicamente serán los seleccionados para las misiones.

El despegue El primer problema que plantea el viaje espacial es el despegue mismo. Mientras no se descubra o invente algo totalmente distinto, la aplicación de fuerza bruta seguirá siendo la forma más eficaz de elevar una nave al espacio, por lo que los astronautas deberán seguir soportando las fuertes tensiones que genera una aceleración violenta. En esta fase es fundamental la utilización de los trajes y sillas especialmente acondicionados para aminorar sus efectos.

La ingravidez y sus efectos En segundo lugar está el problema de la ingravidez. La ingravidez obliga al cuerpo humano a reacondicionar todos sus sistemas, en especial, el cardiovascular, el óseo y el muscular. La ingravidez provoca, durante los trayectos largos, la pérdida de tejido óseo y muscular, lo que afecta incluso al corazón. Estos efectos negativos son combatidos mediante rigurosas rutinas de ejercicio, lo que contrarresta en parte la pérdida de tejido. La ingravidez ocasiona que las funciones más básicas, como alimentarse y beber líquidos, sean experiencias complejas; las partículas y los líquidos tienden a flotar libremente por el interior de la nave, lo que puede ocasionar desperfectos; alimentos y líquidos son llevados especialmente preparados (compactos, herméticamente sellados). Otra odisea es la evacuación de los desechos orgánicos del cuerpo, los cuales suelen ser procesados, almacenados y sellados para un posterior análisis. 51

La ingravidez presenta especiales problemas al trabajo extravehicular de los astronautas: muy complejo en gravedad cero, pues existe la posibilidad de alejarse accidentalmente en el espacio, el cuerpo tiende a girar al realizar movimientos al trabajar con llaves de aprete, los medios de locomoción son limitados, etc; a todo esto se suma la rigidez del traje espacial.

Suministros básicos: aire y agua Dada la ausencia total de aire en el espacio todo el aire respirable, así como los líquidos, deben ser llevados íntegramente de la Tierra. Es tarea esencial de los sensores a bordo el monitoreo constante de los niveles de oxígeno y de dióxido de carbono, así como de la presión. El dióxido de carbono sobrante es absorbido por materiales adecuados. Por otra parte, técnicas de generación del oxígeno a partir de un ciclo natural, con la presencia de algas resistentes a los rayos cósmicos, se han ensayado desde la década de 1960. En este sentido el alga chlorella es muy fácil de cultivar, se reproduce rápido y hasta se puede comer. Por su parte, el reciclaje del agua usada está dentro de las posibilidades de las misiones.

Control de la temperatura ambiental Es preocupación constante la mantención de la temperatura ambiente en torno a unos 20 °C. El sistema eléctrico juega un rol capital en la calefacción o en la extracción del calor interno. Las violentas oscilaciones térmicas externas obligan al uso de materiales de revestimiento exterior(refractarios al calor durante la exposición al Sol) e interior(que impida la disipación del calor interior). Es conveniente que las naves giren lentamente sobre si mismas para evitar recalentamientos; cuando no, se reviste al vehículo, entre las paredes exteriores e interiores, de una capa de fluidos destinados a absorber el calor. A la vez, las naves cuentan con mecanismos de absorción de energía solar y transmisión al interior para su aprovechamiento en los momentos en que orbitan el lado oscuro de la Tierra. Inclusive en el interior de naves no tripuladas se debe mantener una T° adecuada y una atmósfera de aire para prevenir mal funcionamiento de los instrumentos.

Vigilia y sueño También es difícil la adaptación de los astronautas a sus nuevos patrones de vigilia y sueño, dado que el ciclo natural diurno y nocturno se rompe. En la medida de lo posible se trata de recrear los patrones de 24 h, estableciendo horarios de descanso, trabajo y recreación.

Los espacios y la convivencia Los astronautas deben adaptarse a trabajar en espacios más bien pequeños. Al principio de la exploración espacial la movilidad era muy reducida. Con el programa Apolo aumentó un tanto el espacio disponible; pero fue gracias a la implementación de las estaciones espaciales y los transbordadores que los astronautas encontraron mayores disponibilidades de espacio, lo que les ha permitido un trabajo más holgado, algo de privacidad, y la realización de ejercicios. Aun así, los espacios habitables siguen siendo agobiantemente reducidos. La presencia de los compañeros ayuda al astronauta disipar el fuerte sentimiento de soledad y lejanía que se experimenta en el espacio, pero a la vez obliga a tranzar y soportar caracteres que pueden mostrarse disímiles. Sólo la selección de equipos de trabajo muy afianzados, con una mentalidad muy profesional, ayuda a enfrentar los posibles problemas de convivencia, en 52

especial si las misiones son de largo aliento. La estabilidad psicológica de los astronautas es uno de los objetivos esenciales del programa de supervivencia espacial, permitiéndoseles cultivar sus espacios recreativos, de ocio y comunicación con sus familiares en Tierra.

Las radiaciones nocivas Otra preocupación es la acción de las radiaciones solares y cósmicas nocivas para la salud. Aun disponiendo de los mejores revestimientos absorbentes, sea al exterior e interior de las naves, como en los trajes espaciales, el cuerpo humano está sometido a mayores niveles de radiación que en la superficie de la Tierra, con consecuencias a largo plazo imprevisibles.

Micrometeoritos y chatarra espacial Otra motivo de preocupación es el impacto de los micrometeoritos, los cuales pueden perforar el casco de las nave o estropear el instrumental. Frente a esto los cascos de las naves ofrecen una cierta protección, aunque no por cierto frente a objetos de mayor tamaño, los cuales podrían impactar a decenas de miles de km/h. Afortunadamente, la probabilidad de ser impactado por un meteoro de mayor tamaño es ínfima, dada la extensión del espacio. Mayor peligro revisten los desechos espaciales, es decir, las miríadas de objetos que orbitan la Tierra y que constituyen los restos de anteriores misiones. Tal es la basura o “chatarra espacial”; esta chatarra está formada por objetos de dimensiones minúsculas(p.ej: una tuerca desprendida accidentalmente) hasta aquellos del tamaño de un autobús(p.ej: antiguos satélites en desuso). Aunque no se hayan reportado accidentes graves, estos no se pueden descartar. A pesar de que las principales agencias llevan un cuidadoso rastreo de los objetos de mayor tamaño en desuso, existen miles que no son detectados, y aunque la mayoría de ellos termina por caer tarde o temprano en la atmósfera, existen otros tantos que se mantendrán en órbita por miles de años. La basura espacial, en progresivo aumento, constituye, de no tomarse medidas de contención radicales, una serie amenaza para la navegación orbital futura.

Importancia del traje espacial Como se ha dicho anteriormente, el traje espacial reviste capital importancia para la supervivencia humana. Básicamente, el traje está formado por cuatro unidades esenciales: el casco, el cuerpo del traje, los guantes y el sistema de supervivencia-reservas de aire, batería, sistema de comunicación, etc-adosado en su mayor parte en la espalda del astronauta a modo de una mochila. El traje es fabricado con una serie de materiales dispuestos en sucesivas capas de menor o mayor densidad, que le permite mantener la presión de aire, la T° interna, controlar la humedad, absorber hasta cierto punto las radiaciones nocivas, defender del impacto de ciertos micrometeoritos, y hasta, en ocasiones, recoger los desechos orgánicos. No obstante, el traje sólo permite una movilidad más bien reducida dada su rigidez. La utilización del traje permite soportar mejor las tensiones del despegue y del aterrizaje, del trabajo en el espacio extravehicular (mantención, experimentación, implementación de equipos)o en la exploración del suelo lunar. Además, permite la supervivencia en caso de situaciones extremas. El traje sigue siendo la mejor garantía de supervivencia.

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Readaptacion en tierra Pero los astronautas no sólo deben sobrevivir a la misión misma, sino que también a su readaptación a las condiciones de la Tierra. Para esto tienen que seguir rigurosos programas médicos de apoyo para que los cuerpos recuperen sus plenas capacidades en proceso de atrofia durante la misión.

Iniciativa y riesgo La supervivencia humana debe apelar a una buena dosis de iniciativa y trabajo en equipo en caso de situaciones imprevistas o, peor aún, peligro extremo (como fue el accidentado viaje de la Apolo XIII, astronave que en misión a la Luna sufrió graves desperfectos, obligando a su tripulación a hacer proezas de inteligencia, proezas que la llevó sana y salva de vuelta a la Tierra). Los astronautas tienen plena conciencia de que se encuentran solos y que las soluciones prácticas de las contingencias dependen sólo de ellos. El alto riesgo de la exploración espacial tripulada es un factor que siempre estará presente en todas las misiones. El vuelo espacial tripulado no es algo “rutinario”, aunque lo pueda parecer para el público. Las grandes agencias lo han aprendido a costa de sonados fracasos (como fueron los dos grandes accidentes con consecuencias mortales que afectaron a los transbordadores Challenger y Columbia). En la actualidad, las agencias, en particular la NASA, han optado por la política de no escatimar gastos en materia de seguridad y sobrevivencia humana en el espacio.

Supervivencia humana en otros mundos Asociada a la supervivencia humana en el espacio está el tema de la supervivencia en otros mundos, tema que corresponde al de la exploración y colonización del espacio.

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Conclusiones La investigación hecha de la información recolectada y escrita acerca de la Estación Espacial Internacional nos ayuda a comprender más allá de que se tratan estos avances tecnológicos que se han implementado por la civilización humana, los cuales uno de ellos ha sido el poder viajar y salir del planeta, salir a tocar las estrellas, así como lo ha hecho la Estación Espacial Internacional. Nos damos cuenta que su funcionamiento es complejo y su proceso de elaboración ha llevado un largo tiempo para que la Estación funcione adecuadamente con todas las herramientas que se les ha implementado con el tiempo. Como podemos ver, en estos casos los módulos de la Estación Espacial son de suma importancia y prácticamente son los que conforman la Estación y los que le dan la importancia y el uso a la misma. Podemos entender que la vida en el espacio resulta ser muy difícil debido a que las necesidades básicas que el ser humano comprende son obsoletas en el espacio. Es por esto que los medios de transporte que se dirigen desde la Tierra hacia la Estación Espacial son los encargados de suministrar todos esos recursos faltantes a los astronautas o cosmonautas que se encargan de desarrollar en investigar nuevos conocimientos en la ciencia y nuevos avances tecnológicos, desde ingeniería hasta medicina. Podemos destacar que la electricidad es la base para el funcionamiento de la Estación, y podemos observarlo y admirarlo con los gigantescos paneles solares que están colocados en los costados de esta estación que está conformada por esos grandiosos laboratorios y esos módulos de investigación. Cabe decir, que para poder comunicarse desde la Estación hasta la Tierra y otras estaciones u otros satélites es de suma importancia la electricidad. Una de las ramas muy importantes de la ingeniería ha sido lo que es la Astronáutica. Esta rama es una de las ramas más avanzadas en la ingeniería y estudia el cómo podemos enviar desde naves hasta satélites u otros dispositivos o artefactos hacia el espacio, estudia cómo se puede realizar esas metas y realiza cálculos avanzados para utilizar los materiales correctos y los procesos de manufactura adecuados para poder construir estos increíbles artefactos. Para terminar, toda esta investigación forma parte de un conjunto de estudios ya realizados previamente. Estos estudios son los que no nos ha limitado a los seres humanos el cumplir el sueño de ir al espacio. El esfuerzo humano ha logrado cosas increíbles y con buenos motivos para que la vida en la Tierra sea digna y respetable, ya que nuestro hogar se encuentra ahí y es el único a nuestro alcance. Es admirable que la Estación Espacial Internacional ha estado mucho tiempo en nuestra órbita y muchos de nosotros sabemos que va a perdurar ahí, ya que ahora forma parte de nosotros, de los seres humanos, de nuestra vida, porque nos brinda muchos beneficios de los que no estamos enterados y gracias a ella hemos avanzado intelectualmente que hemos descubierto nuevas cosas para que los seres humanos seamos capaces de innovar y realizar cambios en el que los movimientos de la humanidad sean mejores.

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